技术领域
本发明涉及医药中间体的合成方法，具体地指一种丁酸单甘油 酯的制备方法。
背景技术
丁酸单甘油酯(glyceryltributyrate)是化学式为C15H26O6的短 链脂肪酸酯，是丁酸和甘油酯化后的产物，是多元醇型非离子型表 面活性剂。从其分子结构上看，既能作为W/O型乳化剂，又可以 作O/W型乳化剂。
根据国内外文献报道，现有丁酸单油酯的合成方法：以甘油和 丁酸为原料，四氯化碳为带水剂，磷酸为催化剂，混匀、加热回流、 提纯后制得丁酸单甘油酯，其中丁酸单甘油酯的含量为60.2％。(参 见廖和菁等.丁酸甘油酯的合成及其在油脂微囊化中的应用[J].食品 科学，2009,30(16)：203-205)
然后，在实验研究中发现，在上述合成过程中，整个反应速率 较慢，难以推广至工业化生产；反应完成后需要大量含碱的饱和食 盐水洗涤以除去磷酸，导致丁酸单双甘油酯产率低，及产生大量的 废水；使用无机酸作为酯化反应的催化剂，会发生丁酸甘油酯品质 差的副反应；此外，由于使用的带水剂四氯化碳为有毒物质，用量 较大需要进行纯化才能得到最终产物，步骤繁琐。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种环 保型的丁酸单甘油酯的制备方法。
为实现上述目的，本发明所设计的丁酸单甘油酯的制备方法， 包括以下步骤：以甘油与正丁酸为原料，加入催化剂后加热升温搅 拌至100～110℃，加热回流并同时滴加丁酸酐，当滴加至反应液检 测无水产生时，停止反应，搅拌冷却降温至室温，过滤分离出催化 剂，得到丁酸单甘油酯，所述催化剂为磺酸介孔分子筛与ZSM-5 酸性沸石的混合物，所述磺酸介孔分子筛与ZSM-5酸性沸石的重 量比为3:1，所述催化剂的用量为甘油和正丁酸总重量的5～10％。
本发明中，所述磺酸介孔分子筛的制备方法为，在35～40℃的 条件下，将模板剂P123溶于盐酸溶液中，搅拌使其混合均匀，再 加入正硅酸乙脂、对甲基苯磺酸，继续搅拌24～30h，晶化24～48h， 过滤、洗涤并干燥，最后在500℃煅烧5～8h除去模板剂，然后过滤、 洗涤并干燥，得到介孔分子筛SBA-15-SO3H。
所述模板剂P123采用已知的三嵌段共聚物，全称为聚氧乙烯- 聚氧丙烯-聚氧乙烯，其分子式为PEO-PPO-PEO，其通式为 EO20PO70EO20。
反应式如下：
第一步：第二步：
本发明从反应开始直至反应结束期间一直进行中控检测，一旦 有丁酸单甘油酯生成就开始滴加丁酸酐与前一步反应生成的水反 应生成丁酸，丁酸又参入前一步反应生成丁酸单甘油酯，有利于反 应的进行，加快丁酸单甘油酯的生成。
本发明的有益效果在于：以磺酸介孔分子筛和ZSM-5酸性沸 石为催化剂，催化剂的选择性高，酯化反应的转化率高，丁酸单甘 油酯的产率可达90％以上。本发明所得丁酸单甘油酯的纯度高，反 应速度快，只需30分钟左右，易于实现工业化生产。采用本发明 方法，不仅可缩短反应时间，还避免了无机酸碳化等造成丁酸单甘 油酯品质差的副反应，大大减少副产物的产生。使用催化剂可重复 使用至少4次，且催化活性无明显变化。采用本发明的方法，反应 体系中无需用溶剂油、甲苯、二甲苯、四氯化碳等作为带水剂，减 少反应成本以及安全隐患，还可简化产品纯化步骤，反应完成后处 理简单，不会产生大量的废水，环保节能。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例对本发明作进一 步的详细说明，但它们不对本发明构成限定。
实施例1
丁酸单甘油酯的制备方法，包括以下步骤：
1)磺酸介孔分子筛的制备：在35℃的条件下，将4g模板剂 P123溶于130mL的2mol/L盐酸溶液中，搅拌使其混合均匀，再加 入8.4g正硅酸乙脂、10g对甲基苯磺酸，继续搅拌24h，在130℃ 下晶化24h，过滤、洗涤并干燥，最后在500℃煅烧6h除去模板剂， 然后过滤、洗涤并干燥，得到介孔分子筛SBA-15-SO3H。
2)将甘油18.4克(200mmol)与正丁酸17.8克(200mmol) 混合，加入共计1.78克的磺酸介孔分子筛与ZSM-5酸性沸石的混 合催化剂后加热升温搅拌至100℃，磺酸介孔分子筛与ZSM-5酸性 沸石的重量比为3:1，加热回流，从反应开始直至反应结束期间一 直用液相色谱进行中控检测，一旦有丁酸单甘油酯生成就开始滴加 丁酸酐，当滴加至反应液检测无水产生(28分钟)时，停止反应， 搅拌冷却降温至室温，过滤分离出催化剂，所得滤液即为丁酸单甘 油酯，收率为95.3％，经液相色谱测定丁酸单甘油酯的含量为 95.7％。过滤分离出催化剂可加入甘油和正丁酸中进行下一步循环 反应。催化剂可重复使用5次，且催化活性无明显变化。
实施例2
丁酸单甘油酯的制备方法，包括以下步骤：
1)磺酸介孔分子筛的制备：在40℃的条件下，将4g模板剂 P123溶于130mL的2mol/L盐酸溶液中，搅拌使其混合均匀，再加 入8.4g正硅酸乙脂、10g对甲基苯磺酸，继续搅拌28h，在130℃ 下晶化36h，过滤、洗涤并干燥，最后在500℃煅烧8h除去模板剂， 然后过滤、洗涤并干燥，得到介孔分子筛SBA-15-SO3H。
2)将甘油18.4克(200mmol)与正丁酸17.8克(200mmol) 混合，加入共计1.07克的磺酸介孔分子筛与ZSM-5酸性沸石的混 合催化剂后加热升温搅拌至110℃，磺酸介孔分子筛与ZSM-5酸性 沸石的重量比为3:1，加热回流，从反应开始直至反应结束期间一 直用液相色谱进行中控检测，一旦有丁酸单甘油酯生成就开始滴加 丁酸酐，当滴加至反应液检测无水产生(30分钟)时，停止反应， 搅拌冷却降温至室温，过滤分离出催化剂，所得滤液即为以丁酸单 甘油酯为主的丁酸单甘油酯，收率为93.6％，经液相色谱测定丁酸 单甘油酯的含量为94.1％。过滤分离出催化剂可加入甘油和正丁酸 中进行下一步循环反应。催化剂可重复使用4次，且催化活性无明 显变化。